Som du har hørt, gik Nobelprisen i medicin eller fysiologi i 2017 til amerikanerne Jeffrey C Hall, Michael Rosbash, Michael W Young for deres opdagelser inden for døgnrytme - mekanismen for celler, der regulerer det indre ur mennesker, dyr og planter.
Forskere formåede for eksempel at isolere et gen, der regulerer Drosophila-fluens døgnrytme.
Det interne ur er ansvarligt for søvncyklusser, blodtryk, hormonniveauer og kropstemperatur. De påvirker alt liv på jorden, fra encellede cyanobakterier til højere hvirveldyr, inklusive os mennesker.
Solen og andre Zeitgebers
Undersøgelsen af interne ure er blevet en helt uafhængig gren af videnskaben, der kaldes kronobiologi.
Kronobiologi, som navnet antyder, koger ned til studiet af biologiske rytmer, og hvordan de forholder sig til miljøet: Tyskerne kalder dem Zeitgebers, det vil sige synkronisatorer.
Den mest åbenlyse Zeitgeber er selvfølgelig sollys og dets cyklusser.
Salgsfremmende video:
Vi mennesker har fra umindelige tider observeret naturens reaktioner på stigningen og faldet i sollys, primært måden planter åbner og lukker deres blomster og blade i overensstemmelse med den modtagne mængde lys.
Men først i det 18. århundrede lykkedes det mennesket at bevise, at det ikke kun handlede om eksterne signaler: noget inde i organismen afslører hemmeligheden bag det biologiske ur, som ikke kun afhænger af, hvor høj solen steg op på himlen.
Op, mimosa
En af de første til at foretage videnskabelige observationer af dette fænomen var den franske astronom Jean Jacques d'Ortous de Mairan.
Det var i 1729, da han placerede en mimosa-busk i mørket og bemærkede, at den stadig åbner og lukker bladene, afhængigt af tidspunktet på dagen, og om solen skinner et eller andet sted, som ikke var i nærheden.
Mimosa i solen / flickr.com, Ben Blash
Ud fra dette konkluderede han, at plantens impuls til at åbne og lukke bladene er forbundet med en indre mekanisme snarere end en konsekvens af en slavisk reaktion på eksterne stimuli i form af ændringer i sollys.
Men det er klart, at hvis dagslysudsving fjernes fra ligningen i længere tid, vil det biologiske ur naturligvis gå galt før eller senere.
Isolering under jorden
En af de første videnskabsmænd, der i vores tid aktivt studerede indflydelsen af det biologiske ur på mennesker, var den franske geolog og speleolog Michel Siffre i begyndelsen af 60'erne.
Dette var i begyndelsen af æraen med rumrejser og under den kolde krig, da en person blev interesseret i kroppens reaktion på lange perioder med isolation, for eksempel i en rumkapsel eller i et bomberum efter en atomkrig.
I 1962 gjorde 23-årige Sifr et gennembrud med et dristigt eksperiment, hvor han var i stand til at bevise, at vi har et indbygget ur, ligesom planter.
Han isolerede sig fra verden fra 18. juli til 14. september 1962 i Scarasson Glacier Cave, som ligger i de franske alper i en dybde på 100 meter under jorden.
Sifr opretholdt kun kontakt med omverdenen via telefonlinjen, som han brugte til at rapportere, da han gik i seng, og da han rejste sig.
Alvorlig desorientering
Fraværet af eksterne stimuli og ure, over tid, desorienterede Sifr med hensyn til tidens gang (og som han senere indrømmede sig selv, næsten gjorde ham vanvittig).
Sifr mente selv, at han sov i cyklusser på 15 timer, og at han helt havde mistet kontakten med den naturlige døgnrytme. Men det viste sig, at hans krop perfekt holdt styr på tiden og levede i dage med en gennemsnitlig længde på 24,5 timer.
Efter at Sifr tilbragte 63 dage i en ishule, kom han endelig ud i dagens lys og troede, at det var 20. august i kalenderen. Med andre ord mistede han en hel måned i tankerne.
Men kroppen vidste bedre. Og Sifr var i stand til en gang for alle at bevise, at vi mennesker er udstyret med biologiske ure.
Flere og flere forskere dykker ned i dette emne
Et par år senere gennemførte Michel Sifre endnu et lignende eksperiment, men denne gang som observatør for to andre hulere, Josie Laures og Antoine Senni. Også de tillod sig at blive isoleret under jorden, hver i deres egen hule, omkring hundrede meter fra hinanden.
De eneste mennesker på jordens overflade, som Lores og Senny holdt telefonisk kontakt med, var forskere, der registrerede deres søvntider, fysiske indikatorer og måltider.
Lores og Senny behøvede ikke at lide af lediggang, formålet med eksperimentet var ikke at helt fratage dem sensoriske stimuli, de fik lov til at sige, lytte til musik eller udføre noget manuelt arbejde: for eksempel strikkede Lores.
Lores tilbragte 88 dage i sin hule, mens Senny tilbragte 126 dage i sin. Da de endelig kom derfra, var begge i relativt god fysisk tilstand, men endnu mere forvirret end Sifr efter eksperimentet.
Antoine Senny mente for eksempel, at han forlod hulen den 4. februar, da den korrekte dato var 5. april. Josie Lores var generelt i god fysisk tilstand, men det tog meget lang tid at genoprette den naturlige søvncyklus.
5. april 1965. Antoine Senny (i midten) forlader hulen efter 125 dages ensomhed. Han bliver mødt af Josie Lores (til højre), en anden deltager i eksperimentet, der tilbragte 88 dage i isolation / AP Photo
På det tidspunkt lykkedes isolation at bedrage selv det biologiske ur.
Det viste sig, at Senny faldt i en rytme, hvor han kunne sove i 30 timer i træk, skønt han selv troede, at han kun lå ned for en let lur.
Virkelighedens sovende skønhed
Nyere studier isoleret har vist, at folk kan udvide deres søvncyklus med så meget som 48 timer, hvis de ikke udsættes for eksterne stimuli.
Men også gentagne eksperimenter med isolering har vist, at en persons interne ur, vores døgnrytme, naturligt forekommer i en cyklus på lidt over 24 timer. Men hvor er dette ur rent fysisk?
Alt dette er forbundet med et lille område i hjernen - den suprachiasmatiske kerne i hypothalamus. Det handler om størrelsen på et riskorn. I praksis er det dette biologiske ur, der regulerer vores daglige rytme.
Og det får grundlæggende tidsinformation fra solen. Om aftenen, når lyset falmer, sender det et signal til pinealkirtlen for at begynde at producere melatonin, som fortæller kroppen at gå i seng.
Om sommeren fungerer denne mekanisme omvendt, niveauet af melatonin falder, da mængden af lys øges, hvilket blandt andet øger produktionen af prolactin hos kvinder, hvilket øger fertiliteten.
Så enhver, der er født i regionen af vårjævndøgn, skal måske takke sommersolen, som ni måneder tidligere satte far og mor i det rette humør.
Dem, der ikke ser
Den suprachiasmatiske kerne, der regulerer vores indre ur, går ud, modtager et signal fra øjnene gennem synet. Men hvad med blinde mennesker? Hvordan reguleres deres biologiske ur?
Faktisk lider blinde ofte af søvnproblemer og er nødt til at tage melatonin for at lindre symptomerne.
Men der er en amerikansk og britisk undersøgelse, der viser, at selv i en fuldstændig blind person, der selv har ødelagt retinale visuelle celler, det vil sige de såkaldte stænger og kegler, kan øjet registrere lys, også hvis personen ikke selv kender til det.
Med andre ord kan signalet stadig komme ind i hypothalamus gennem synsnerven. Så dit biologiske ur fungerer muligvis, selvom du ikke kan se. Og selvom vores interne ure fortsætter med at fungere i lange perioder isoleret, bliver vi syge uden lys.
Eksperimenter med laboratoriemus viste, at mus, der var placeret i mørket i lange perioder, led af symptomer svarende til depression.
Mangel på lys reducerer dopaminsekretion, påvirker blodsukkerniveauet og nedsætter endda hukommelsen. Både hos mus og mennesker.
Deer Cunning
Imidlertid har rensdyrene, der græsser i nord i Lapland, håndteret det på en meget smart måde. Når alt kommer til alt lever de i kontinuerligt mørke, derefter i kontinuerligt lys, afhængigt af årstid, så de måtte være i konstant stress.
Men det viste sig, at hjortens biologiske ur fungerer noget anderledes end vores. Vores interne ur sørger for, at melatonin frigives i en relativt regelmæssig 24-timers cyklus.
I hjorte er produktionen af melatonin mere direkte relateret til mængden af lys, der modtages, snarere end til et genetisk bestemt biologisk ur.
Det vil sige, at niveauet af hormonet stiger, når det er mørkt og falder, når det er let. Med andre ord har hjorte ingen døgnrytme; snarere kan vi sige, at de har en årlig rytme.
Dette giver dem mulighed for at fortsætte med at tygge på deres lav, hvis de kan finde dem, uanset tidspunkt på dagen og uden at blive distraheret af det interne ur, der siger, at det er tid til at sove.
Og det ser ud til, at dette er en ganske fungerende mulighed for dem. Tænk dig selv, har du nogensinde set et hjort med depression?
Marcus Rosenlund